Методология разработки программных продуктов и больших систем

  • Вид работы:
    Реферат
  • Предмет:
    Другое
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    29,49 kb
  • Опубликовано:
    2009-01-12
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Методология разработки программных продуктов и больших систем

Киевский Национальный Университет Строительства и Архитектуры.

Кафедра систем автоматизированного проектирования и управления.

КУРСОВАЯ РАБОТА.

По предмету: «Методология разработки программных продуктов и больших систем».

На тему: «Проектирование напряжённо-деформированного состояния тонкостенных
(замкнутых и разомкнутых) оболочечных железобетонных конструкций переменной жёсткости».

Выполнили: студенты группы КСП-42

Демьяненко Е.И.

Шепель В.В.

Проверил:

Яловец А.Л.

1999г.

1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ. ПОСТАНОВКА ЦЕЛЕЙ.

В данном курсовом проекте имеет место следующая актуальность темы.
Замкнутые и разомкнутые в окружном направлении конические оболочки переменной жёсткости широко используются как конструктивные оболочечные элементы в разных отраслях машиностроения, авиастроения, судостроения, а также строительной индустрии.
1. Улучшение технико-экономических характеристик и качества проектирования конических оболочек.
1. Уменьшение массы конических оболочек.
2. Достижение высокой жёсткости и прочности.
3. Возможность изготовления оболочек из различных конструкционных материалов.
4. Учёт реальных факторов при изготовлении конических оболочек.
2. Улучшение эксплуатационных характеристик конических оболочек.
1. Улучшение поведения конструкции при сложных условиях работы и требования предъявляемые к ним.
2. Повышение точности определения факторов при напряжённо-деформированном состоянии конструкции.
3. Исследование поведения замкнутых конических оболочек.
4. Исследование поведения разомкнутых конических оболочек.
3. Исследование различных методов для проектирования напряжённо- деформированного состояния тонкостенных оболочечных конструкций.
1. Исследование решения двумерных краевых задач при различных граничных условиях.
2. Исследование различных вариационно-разностных и проекционных методов.
3. Исследование применения сплайн функций к данному типу задач.

Необходимость расчёта напряжённо-деформированного состояния, в замкнутых и разомкнутых в окружном направлении изотропных и ортотропных конических оболочек с изменяемыми параметрами, приводит к решению двухмерных краевых задач при различных граничных условиях. Это решение вызывает значительные математические и вычислительные трудности. Сложность решения данного типа задач обусловлена не только высоким порядком системы, изменяемостью её коэффициентов, но и необходимостью точно удовлетворить заданным граничным условиям на всех контурах конической оболочки.

Различные вариационно-разностные и проекционные методы позволяют получить решение данного класса задач для конических оболочек постоянной толщины при простых граничных условиях, которые допускают отсоединение переменных. Как показала практика применение методов конечных разностей и конечных элементов в задачах такого класса не всегда даёт возможность с достаточной точностью удовлетворить граничным условиям (ошибка приблизительно равна 20%).

В последнее время в практике расчётов тонкостенных элементов железобетонных конструкций используются сплайн функции. Работы многих исследователей, в которых в основном решаются одномерные краевые задачи теории оболочек и пластин, показывают, что применение сплайн функций как аппарата приближения функций позволяет упростить разработку алгоритмов и программного обеспечения по сравнению с использованием классического аппарата многочленов.

Таким образом, проектирование и моделирование железобетонных тонкостенных замкнутых или разомкнутых оболочечных конструкций на основе сплайн функций является актуальным.

2. ВНЕШНИЕ И ВНУТРЕННИЕ ЗАДАЧИ.


1. Построение точного решения (погрешность не более 5%) об изгибе ортотропных конических оболочках асимметричного строения под действием нормальной поверхностной нагрузке и температурного поля. Разработка методов численного решения двухмерных краевых задач для замкнутых и разомкнутых конических оболочек поворота шаровидной структуры с изотропными и ортотропными слоями, изменяемыми в двух координатных направлениях жёсткости, которые находятся под действием асимметричных силовых и температурных нагрузок, на основе сплайн аппроксимации.
1. Разбиение заданного отрезка исследования на N равных частей с помощью сетки точек.
2. Выполнение выборки N+1 точек коллокации для расчёта В-сплайнов.
3. Приведение исходной системы дифференциальных уравнений в частных производных к системе обыкновенных дифференциальных уравнений.
4. Подстановка решения данных уравнений в заданные граничные условия на криволинейных контурах.
5. Выполнение вычисления В-сплайнов в заданных точках коллокации.

2. Построение и реализация на ЭВМ алгоритма численного решения, которое позволяет проводить исследования напряженно-деформированного состояния тонкостенных элементов железобетонных конструкций в виде конических оболочек указанного класса. Проведение исследования напряженно- деформированного состояния конкретных замкнутых и разомкнутых конических оболочек поворота в широком диапазоне изменения геометрических и механических параметров, видов нагрузки и способов закрепления контуров.
1. Выполнение анализа как влияет угол конусности на напряжённо- деформированное состояние замкнутой или разомкнутой конической оболочки вращения переменной толщины.
2. Выполнение анализа влияния ортотропии на напряжённо-деформированное состояние замкнутой или разомкнутой конической оболочки.
3. Расчёт деформации конических оболочек при различных способах закрепления контуров.

Способ управления сложными системами был известен ещё в древности. При проектировании сложной программной системы необходимо разделять её на всё меньшие и меньшие подсистемы, каждую из которых можно совершенствовать независимо. В самом деле, декомпозиция вызвана сложностью программирования системы, поскольку именно эта сложность вынуждает делить пространство состояний системы. Декомпозицию системы можно разделить на два основных вида:
> алгоритмическая декомпозиция;
> объектно-ориентированная декомпозиция.

Алгоритмическая декомпозиция. Большинство из нас формально обучено структурному проектированию « сверху вниз », и мы воспринимаем декомпозицию как обычное разделение алгоритмов, где каждый модуль системы выполняет один из этапов общего процесса. Разделение по алгоритмам концентрирует внимание на порядке происходящих событий.

Объектно-ориентированная декомпозиция. Всегда можно предположить, в том числе и в нашем случае, что у любой задачи существует альтернативный способ декомпозиции системы.

Хотя обе декомпозиции решают одну и туже задачу, но они делают это разными способами. Во второй декомпозиции мир представлен совокупностью автономных действующих объектов, которые взаимодействуют друг с другом, чтобы обеспечить поведение системы, соответствующее более высокому уровню.
Каждый объект обладает своим соответствующим поведением, и каждый из них моделирует некоторый объект реального мира. С этой точки зрения объект является вполне осязаемой вещью, которая демонстрирует вполне определённое поведение. Объекты что-то делают, и мы можем, послав им сообщение, просить их выполнить то-то или то-то.

Однако мы не можем сконструировать сложную систему одновременно двумя способами, тем более что эти способы, по сути, ортогональны. Мы должны начать разделение системы либо по алгоритмам, либо по объектам, а затем, используя полученную структуру, попытаться рассмотреть проблему с другой точки зрения. Опыт показывает, что полезнее начинать с объектной декомпозиции. Такое начало помогает лучше справиться с приданием организованности сложности программных систем.

Объектная декомпозиция имеет несколько достаточно важных преимуществ перед алгоритмической декомпозицией:
- Объектная декомпозиция уменьшает размер программных систем за счёт повторного использования общих механизмов, что приводит к существенной экономии выразительных средств.
- Объектно-ориентированные системы более гибкие и проще эволюционируют со временем, потому что их схемы базируются на устойчивых промежуточных формах.
- Объектная декомпозиция существенно снижает риск при создании сложной программной системы, так как она развивается из меньших систем, в которых мы уже уверены.
- Объектная декомпозиция помогает нам разобраться в сложной программной системе, предлагая нам разумные решения относительно выбора подпространства большого пространства состояний.
На рисунке 1 показана декомпозиция объекта проектирования.

6 8

11 14

7 9

12 15

10

13

Рис.1. Декомпозиция объекта проектирования.

0.- Тонкостенная железобетонная оболочечная конструкция.

1.- Подсистема исследования состояния спокойствия.

2.- Подсистема проверки на наличие дефекта.

3.- Подсистема исследования напряженно-деформированного состояния от различных нагрузок.

4.- Подсистема проверки оболочки на прочность в упругом состоянии.

5.- Подсистема расчёта околоарматурных напряжений.

6.- Процедура исследования бездефектного околоарматурного состояния.

8.- Процедура исследования напряженно-деформированного состояния от температурной нагрузки.

9.- Процедура исследования напряженно-деформированного состояния от поверхностной нагрузки.

10.- Процедура исследования напряженно-деформированного состояния от комбинированной нагрузки.

11.- Процедура расчёта деформированных сред и выражения углов поворота нормали.

12.- Процедура соотношения упругости при поверхностных и температурных нагрузках.

13.- Процедура получения уравнения равновесия.

14.- Процедура расчёта физико-механических характеристик.

15.- Процедура расчёта В-сплайнов для получения точного решения.
На рисунке 2 показано разложение на уровни программного комплекса.

Рис.2. Разложение программного комплекса на уровни.

4. ПОСТРОЕНИЕ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ.

При построении логических схем пользуются таким термином как логическая ячейка, которую можно представить в следующем виде:

Sn.

An.


Rn.

Cn.

Где её компонентами являются следующие значения:
Sn.- Поставленная задача;
An.- Исходные данные;
Cn.- Ограничения;
Mn.- Модуль;
Tn.- Решаемая процедура;
Kn.- Оценка качества;
Rn.- Проектное решение.

Рассмотрев, что собой представляет логическая ячейка перейдём к рассмотрению задач в данном курсовом проекте.

Логическая ячейка 1.

S1.

A1.

C1.

S1. -Вычисление всякого В-сплайна N–ой степени.
A1. -Bni(x) -наиболее употребительный базис В-сплайн N-ой степени.

- bi -некоторые постоянные коэффициенты.
C1. - i = -n, … N-1.
T1. - S(x) -всякий сплайн N-ой степени.

[pic]
R1. - S(x) –всякий сплайн N-ой степени.

Логическая ячейка 2.

S2.

A2.

R2.

C2.

S2. - Вычисление В-сплайна нулевой степени.
A2. - Х - координата функции по оси абсцисс.
C2. - ограничения имеют вид:

[pic]
T2. - В-сплайн нулевой степени.

[pic]
R2. - В-сплайн нулевой степени.

Логическая ячейка 3.

S3.

A3.

R3.

C3.


S3. - Получение нового разбиения [pic] и для него рекуррентное соотношение.
A3. - Входные данные x, xi, xi+n, xi+1, xi+n+1, Bin-1(x).
C3. - Новое разбиение [pic],

(x-n

Похожие работы на - Методология разработки программных продуктов и больших систем

 

Не нашли материал для своей работы?
Поможем написать уникальную работу
Без плагиата!